UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS AGROVETERINÁRIAS CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM MANEJO DO SOLO
PRISCYLLA PFLEGER
SUBSTÂNCIAS HÚMICAS EM CAMBISSOLO SOB VEGETAÇÃO NATURAL E PLANTIOS DE PINUS EM
DIFERENTES IDADES
PRISCYLLA PFLEGER
SUBSTÂNCIAS HÚMICAS EM CAMBISSOLO SOB VEGETAÇÃO NATURAL E PLANTIOS DE PINUS EM
DIFERENTES IDADES
Dissertação apresentada ao Curso de Pós-Graduação em Manejo do Solo,
no Centro de Ciências
Agroveterinárias, da Universidade do Estado de Santa Catarina, como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Manejo do Solo. Orientador: Prof. Dr. Paulo Cezar Cassol
P531s Pfleger, Priscylla
Substâncias húmicas em cambissolo sob vegetação natural e plantios de pinus em diferentes idades / PriscyllaPfleger.–2013.
64p. : il. ; 21 cm
Orientador: Paulo Cezar Cassol Bibliografia: p. 59-64
Dissertação (mestrado) – Universidade do Estado de
Santa Catarina, Centro de Ciências
Agroveteinárias, Programa de Pós-Graduação em Manejo do Solo, Lages, 2013.
1. Fracionamento. 2. Ácidos húmicos. 3.Reflorestamento. 4. Seqüestro de carbono.
I. Pfleger, Priscylla. II. Cassol, Paulo Cezar.III.Universidade do Estado de Santa Catarina. Programa de Pós-Graduação em Manejo do Solo. IV. Título
CDD: 631.4 – 20.ed. Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca Setorial do
PRISCYLLA PFLEGER
SUBSTÂNCIAS HÚMICAS EM CAMBISSOLO SOB VEGETAÇÃO NATURAL E PLANTIOS DE PINUS EM
DIFERENTES IDADES
Dissertação apresentada ao Curso de Pós-Graduação em Manejo do Solo, no Centro de Ciências Agroveterinárias da Universidade do Estado de Santa Catarina, como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Manejo do Solo.
Banca Examinadora
Orientador: _____________________________________ Dr. Paulo Cezar Cassol
UDESC, Lages (SC)
Co-orientador: _____________________________________ Dr. Álvaro Luis Mafra
UDESC, Lages (SC)
Membro: _____________________________________ Dra. Analu Mantovani
UNOESC, Campos Novos (SC)
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus pela vida.
A toda minha família, em especial ao meu pai pelo incentivo em seguir o caminho acadêmico e à minha mãe e irmão por toda compreensão e força que me deram durante todas as etapas por que passei.
Aos meus amigos por compreenderem e entenderem a minha ausência em tantos encontros e por toda diversão e descontração proporcionados nos momentos de estresse.
À “irmã” de mestrado Leandra, Bárbara, Dreyce, Rafaela e demais colegas de laboratório pelo apoio e ajuda nos momentos de necessidade e aperto durante a realização das análises.
Ao orientador professor Dr. Paulo Cezar Cassol pelo companheirismo, por toda paciência, tempo e disposição dedicados e conhecimentos repassados para realização deste trabalho.
À Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC pela oportunidade da realização de um curso de graduação e pós-graduação com ensino gratuito e de qualidade.
RESUMO
O crescimento da exploração madeireira em uma taxa mais alta que a renovação das florestas naturais motivou a expansão dos plantios florestais com espécies exóticas de alto desempenho, alterando a paisagem natural e diversas características do solo. Devido à grande área ocupada com reflorestamentos de pinus no estado de Santa Catarina, considera-se necessário avaliar o impacto dessa cultura no estoque de carbono orgânico do solo, especialmente com relação às frações das substâncias húmicas. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar as alterações na quantidade e proporção das substâncias húmicas da matéria orgânica em solo representativo do Planalto Catarinense devido à substituição da vegetação natural por povoamentos de Pinus taeda. Foram avaliadas quatro situações de uso em áreas localizadas no município de Ponte Alta, sendo uma de campo natural e três plantios de Pinus taeda com idades de 5, 16 e 21 anos em segunda rotação, em solo classificado como Cambissolo Húmico distrófico. Amostras de solo compostos por sete subamostras foram coletadas em sete pontos amostrais dentro de cada área nas camadas de 0-5 cm, 5-10 cm, 10-20 cm, 20-30 cm e 30-40 cm de profundidade. Os teores de carbono das substâncias húmicas da matéria orgânica do solo foram determinados através de fracionamento químico resultante da solubilização em meios ácido e básico. Os teores e proporções das substâncias húmicas da matéria orgânica do solo variaram significativamente em função da situação de uso e profundidade analisados, evidenciando maiores quantidades na camada superficial e seu aumento com a idade do pinus. Em geral, os maiores valores de C nas frações e camadas avaliadas foram observados no P21 e os menores no P05.
ABSTRACT
The growing of the wood exploration on a bigger rate than the forests renew motivated the expansion of forest cropping with exotic species of high develop, changing the natural landscape and many other soil characteristics. Due to the great area occupied with Pinus sp. plantations on Santa Catarina state, it is considered necessary to evaluate the impact of this kind of crop on soil organic carbon stock, specially related to fractions from humic substances. On this context, this work aims to evaluate the changes on humic substances quantity and proportion of organic matter on representative soil from highlands in Santa Catarina state due to replacement of natural vegetation by Pinus taeda stands. Four situations of soil use on areas located in Ponte Alta town were evaluated, being one of natural grasslands and tree of Pinus taeda forests with 5, 16 and 21 years old on second rotation, on soil classified as Humic Dystrupept. Soil samples composed by seven subsamples were collected on seven points inside every area on 0-5 cm, 5-10 cm, 10-20 cm, 20-30 cm, 30-40 cm layers. The carbon level of humic substances from soil organic matter were determinated by chemical fractionating resulted from acid and basic solubilization. The humic substances levels and proportions of soil organic matter changed significantly by the function of situation soil use and depth analyzed, showing more quantity on the surface layer and its increasing with pinus age. In general, the highest levels of C on fractions and layers evaluated were observed on P21 and the lowest on P05.
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Coordenadas geográficas e características das situações de uso das áreas amostradas em Cambissolo Húmico no município de Ponte Alta, SC. (Adaptado de Fachini, 2012). ... 33
Tabela 2 – Significância estatística da análise de variância das frações químicas (ÁF – ácidos fúlvicos; ÁH – ácidos húmicos; HUM – humina) e teor total das substâncias húmicas (SOMA) para área, camada e interação área*camada a um nível de 5% de significância. ... 41
Tabela 3 – Teores médios de Carbono total na camada 0-40 cm por fração química das substâncias húmicas (ÁF – ácidos fúlvicos; ÁH – ácidos húmicos; HUM – humina) e teor total das substâncias húmicas (SOMA) em quatro situações de uso do solo em Cambissolo Húmico. .... 43
Tabela 4 – Teores médios de Carbono dos 4 tipos de usos nas frações de substâncias húmicas (ÁF – ácidos fúlvicos; ÁH – ácidos húmicos; HUM – humina) e teor total das substâncias húmicas (SOMA) em camadas até 40 cm de profundidade de Cambissolo Húmico. ... 45
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Mapa de localização geográfica do município de Ponte Alta no Planalto Catarinense. Fonte: adaptado de IBGE (2013). ... 32
Figura 2 – Desenho esquemático dos pontos de coletas realizadas em cada uma das áreas amostradas (adaptado de Fachini, 2012). ... 35
Figura 3 – Gráfico de distribuição dos teores de carbono (g kg-1) nas substâncias húmicas ácidos fúlvicos (AF), ácidos húmicos (AH) e humina (HUM), em áreas de Campo Natural (CN), Pinus 5 anos (P05), Pinus 16 anos (P16) e Pinus 21 anos (P21) em cinco camadas até a profundidade de 40 cm de Cambissolo Húmico. Letras minúsculas comparam teores das frações e maiúsculas os teores totais das substâncias húmicas entre as áreas dentro de cada camada a 5% de significância. ... 50
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 17
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 21
2.1 Aspectos gerais sobre áreas florestais e aporte de carbono ... 21
2.2 Frações químicas e processo de evolução da MOS ... 26
2.3 Mobilidade do carbono no perfil do solo ... 28
3 MATERIAL E METODOLOGIA ... 31
3.1 Localização e descrição das áreas de estudo ... 31
3.2 Processo de amostragem ... 34
3.3 Metodologia de análise das amostras ... 35
3.4 Análise estatística ... 39
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 41
5 CONCLUSÕES ... 57
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1 INTRODUÇÃO
Desde o início da civilização, as florestas têm sido utilizadas desde sua produção principal de madeira para construção civil e lenha, até seus produtos secundários, folhas, frutos e sementes. Com o crescimento populacional evoluindo em uma taxa mais alta que do crescimento das florestas, o recurso madeira foi ficando cada vez mais escasso, reduzindo as florestas naturais e alterando a paisagem natural. O desenvolvimento de tecnologias, aprimoramento das técnicas de silvicultura, manejo do solo e de uso da madeira foram fundamentais na implantação de novas florestas para esta produção. Não somente a necessidade de madeira, mas também de maior produção de alimentos levou a substituição de áreas naturais por agricultura.
No Brasil as espécies florestais mais abundantes destinadas a reflorestamentos para produção de madeira e outros fins, como celulose e papel, são o eucalipto e pinus devido à facilidade dessas espécies em adaptar-se aos diversos ambientes. No sul do Brasil o pinus é a espécie mais abundante, principalmente nos estados de Santa Catarina e Paraná, com milhares de hectares plantados.
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solo devido às práticas de manejo e exploração das áreas, este elemento é liberado para a atmosfera na forma de dióxido de carbono (CO2) contribuindo para o aquecimento global causado, principalmente, pelo aumento da concentração deste gás na atmosfera. O solo é o maior reservatório de carbono na biosfera terrestre e com a alteração das áreas naturais têm-se modificações importantes, principalmente com relação à qualidade e quantidade de matéria orgânica. A matéria orgânica exerce grandes funções como proteção física e química do solo, além de ser a principal fonte para o desenvolvimento da biota. Os reflorestamentos com espécies florestais podem contribuir significativamente com o aporte deste elemento no solo desde a deposição de grandes quantidades de serapilheira na superfície, até a morte de raízes desenvolvidas em grandes profundidades.
A grande área destinada a reflorestamentos de pinus no estado de Santa Catarina evidencia a importância no estudo do impacto que essas modificações causam no solo com relação às frações químicas da matéria orgânica, visando entender melhor o processo de humificação da mesma perante a substituição de áreas naturais por plantios homogêneos de pinus.
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2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Aspectos gerais sobre áreas florestais e aporte de carbono
Ruddiman (2005) relatou que cerca de oito mil anos atrás, os humanos começaram a modificar o clima e as concentrações de gases de efeito estufa na atmosfera começaram a aumentar. No entanto, mais terras foram convertidas em lavouras desde 1945 do que nos séculos XVIII e XIX juntos, e agora cerca de um quarto (24%) da superfície terrestre do planeta foi transformado em sistemas de cultivo.
A evolução da conservação do solo e da água por meio do manejo ocorreu de forma a viabilizar a agricultura brasileira, dando sustentabilidade aos sistemas de produção agrosilvipastoris. Mas, somente a partir do início deste século, técnicos e agricultores se deram conta de que, além de minimizar o impacto ambiental da agricultura, mitigando as perdas de solo, água, nutrientes e matéria orgânica, estariam também contribuindo para o seqüestro de carbono e reduzindo a emissão de Gases de Efeito Estufa (GEEs) (Prado et al., 2010).
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padrões de uso da terra. No caso do Brasil, a situação merece ainda maior atenção, uma vez que cerca de 60% de seu extenso território ainda são cobertos por florestas. No entanto, também é fato conhecido que, nos últimos anos, maior atenção tem sido dada à perda de florestas, o desmatamento, pela perda de biodiversidade e pelo aumento de emissões de gases do efeito estufa que causa (Vibrans et al., 2012).
A distribuição de carbono orgânico, nos perfis dos solos, varia bastante a nível global, com menores quantidades armazenadas na superfície dos solos tropicais do que nos solos florestais de latitudes menores (Oliveira, 2010). Em torno de 6 milhões de hectares (ha) do território brasileiro são atualmente ocupados por florestas plantadas e além dessa área, em torno de 1,8 milhões de ha estão plantados com espécies de pinus (Almeida et al., 2012). O estado de Santa Catarina conta com aproximadamente 7% de sua área plantada de pinus que foram principalmente estabelecidos em áreas originalmente sob pastagem.
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origem florestal e outros. No entanto, tem-se que considerar que o solo não é apenas um suporte físico para o crescimento das plantas e armazenamento de umidade e nutrientes. O solo é um sistema dinâmico que abriga uma multiplicidade de organismos com características e funções diferentes, os quais proporcionam o equilíbrio ambiental indispensável para o desenvolvimento de todos os seres vivos (Afubra, 1999).
Do ponto de vista edáfico, as alterações no uso da terra têm estreita relação com a dinâmica da matéria orgânica e com o ciclo biogeoquímico dos elementos, modificando a capacidade produtiva desses ambientes, naturalmente ligados a condições de solos ácidos e intemperizados (Mafra et al., 2008). Nos ambientes tropicais e subtropicais de ocorrência natural da Mata Atlântica há predominância de solos altamente intemperizados, e a matéria orgânica do solo (MOS) tem papel fundamental na sua fertilidade (Miranda et al., 2007). Em geral, a função mais importante da matéria orgânica é a reserva de nitrogênio e outros nutrientes necessários para o crescimento das plantas e, por conseqüência, para a população humana. Outras funções que poderiam ser citadas são: formação de agregados estáveis e proteção da superfície do solo; manutenção das amplas funções biológicas, incluindo a imobilização e liberação de nutrientes; capacidade de troca de cátions; e estocagem de carbono terrestre (Machado, 2001).
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maior CTC potencial mostrando a importância da MOS como condicionador de cargas em solos de clima tropical.
O reflorestamento de áreas degradadas com árvores exóticas tem sido uma estratégia ultimamente usada para aumentar qualidade do solo, promover o seqüestro de carbono e simultaneamente produzir um retorno econômico (Dick et al., 2011). E o cultivo de florestas, principalmente nas regiões tropicais, tem sido apontado como meio eficiente no seqüestro de C em razão da acumulação deste na madeira e aumento do estoque no solo (Pulrolnik et al., 2009). Dessa forma, há crescente interesse no estudo do comportamento dos solos quanto à sua capacidade de armazenar carbono e nutrientes, em resposta às diversas condições de manejo adotadas. A avaliação dessas mudanças auxiliaria a compreensão das alterações no ambiente advindas do reflorestamento, contribuindo para o planejamento do manejo florestal (Mafra et al., 2008).
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a magnitude destas alterações é pouco conhecida em ambientes subtropicais (Bayer et al., 2002). A contribuição de cultivos de rotações e culturas de cobertura no aumento do seqüestro de Carbono em ambientes tropicais e subtropicais ainda não é bem documentada, pois o principal foco tem sido o efeito de práticas de manejo (Campos et al., 2011). Passos et al. (2007) afirmam que as práticas de cultivo aumentam a oxidação da MO pela quebra dos agregados do solo, expondo novas superfícies ao ataque de microrganismos.
A matéria orgânica dos solos pode ser alterada com maior ou menor intensidade, dependendo do sistema agrícola instalado, sendo um dos atributos mais sensíveis a transformações desencadeadas pelo manejo (Barreto et al., 2008). A taxa de acumulação do carbono orgânico no solo depende além do sistema de preparo e manejo do mesmo, da sua textura e estrutura e da precipitação pluvial e temperatura (Ebeling et al., 2011). Em contraste aos trópicos, é de interesse notar que nas altas altitudes dos Alpes, onde a temperatura anual está abaixo de 0ºC, a atividade microbiana é baixa e a superfície dos solos contém de 20 a 30% de matéria orgânica em relação a vegetação esparsa (Jenny, 1994).
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critério mais importante na distinção entre solos ocupados com florestas ou com culturas agrícolas. Grande parte dos restos vegetais e animais juntando-se com os produtos de excreção misturam-se gradualmente com o solo mineral e, em interação com as partes subterrâneas das plantas, formam a fração orgânica do solo (Afubra, 1999). Além do estoque de C de todo o solo, os compartimentos químicos da MOS podem também servir como bons indicadores de impacto de reflorestamentos na dinâmica da MOS (Almeida et al., 2012).
2.2 Frações químicas e processo de evolução da MOS
A matéria orgânica do solo e dos resíduos, do ponto de vista estritamente teórico, pode ser dividida em dois grandes compartimentos: um, composto pela fração não-humificada, e outro, compartimento formado pelas substâncias humificadas (Canellas et al., 2001).
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muito importante no processo de transformação dos compostos orgânicos do solo.
A matéria orgânica morta contribui, em média, com 98% do C em formas orgânicas (C orgânico) total (COT) do solo, podendo ser subdividida em matéria macrorgânica (3-20%) e húmus. O húmus é um compartimento que consiste de substâncias húmicas (70%) e não-húmicas (30%) (Silva & Mendonça, 2007).
A evolução da MOS compreende as transformações ocorridas desde a incorporação da matéria orgânica fresca até a formação de frações humificadas mais estáveis (huminas). Essas transformações foram separadas conceitualmente em dois processos básicos: degradação ou mineralização e a humificação. A mineralização da matéria orgânica constitui a fase de perdas ocorridas durante a decomposição dos compostos orgânicos. A humificação pode desenvolver-se a partir de três vias principais, denominadas, em função das suas características, via de herança, via de insolubilização e via de neo-síntese microbiana (Guerra et al., 2008).
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(AH), insolúveis em meio fortemente ácido, pois, com a protonação dos grupamentos funcionais ocorre o colapso da estrutura e precipitação das macromoléculas (Canellas et al., 2001).
Os ácidos fúlvicos são compostos de maior solubilidade por apresentar maior polaridade e menor tamanho molecular; são os principais responsáveis por mecanismos de transporte de cátions no solo. Os ácidos húmicos são os compostos mais estudados e apresentam pouca solubilidade na acidez normalmente encontrada em solos tropicais, responsáveis pela maior parte da CTC de origem orgânica em camadas superficiais. A humina, apesar de apresentar baixa reatividade, é responsável pela agregação das partículas e, na maioria dos solos tropicais, representa boa parte do C humificado do solo (Benites et al., 2003; Barreto et al., 2008)
2.3 Mobilidade do carbono no perfil do solo
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movimentação da solução no perfil, pois dependem da solubilidade das mesmas na solução.
Fontana et al. (2010) afirmam que as informações obtidas a partir da análise da distribuição das frações húmicas podem contribuir para os estudos pedológicos, podendo ser utilizadas como atributo diagnóstico ou propriedade diferencial. Sua utilização tem por base a análise da distribuição dessas frações ao longo do perfil de solo, sendo esta condicionada por sua mobilidade e também pela maior ou menor interação das frações com a matriz mineral. A maior mobilidade e, ou, estabilidade dessas frações influencia na diferenciação dos horizontes, com reflexos em suas propriedades físicas e químicas.
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3 MATERIAL E METODOLOGIA
3.1 Localização e descrição das áreas de estudo
As áreas localizam-se no município de Ponte Alta no planalto sul do estado de Santa Catarina (Figura 1). O município possui área total de 568,96 km2. A altitude varia de 950 a 1000m e o clima segundo a classificação de Köppen é Cfb, mesotérmico úmido com verões amenos. A temperatura média anual é de 16ºC com precipitação pluviométrica anual de 1400 mm.
Foram selecionadas quatro áreas para realização do estudo com o cuidado de obter similaridade de tipo e classificação de solo. Neste caso o solo analisado é classificado como Cambissolo Húmico distrófico. Uma das áreas é de campo natural, tomada como testemunha, e as três outras áreas com idades diferenciadas de plantios de Pinus taeda, sendo elas de 5 anos, 16 anos e 21 anos, todas em segunda rotação. A Tabela 1 apresentada abaixo descreve as características dessas áreas quando amostradas.
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Figura 1. Mapa de localização geográfica do município de Ponte Alta no
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Tabela 1. Coordenadas geográficas e características das situações de
uso das áreas amostradas em Cambissolo Húmico no município de Ponte Alta, SC. (Adaptado de Fachini, 2012).
Situação de uso
Coordenadas Características
Campo Natural (CN)
27º29’09,02’’S
50º19’21,69’’O
Área originalmente sob floresta em situação de campo pastejado por bovinos há cerca de 20 anos. Além do pastejo, recebe roçada anualmente. Estoque de COT na serapilheira: 0,61 Mg.ha-1.
Pinus 5 anos (P05)
27º29’05,43’’S
50º17’57,14’’O
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Pinus 16 anos (P16)
27º24’53,64’’S
50º10’08,27’’O
Árvores com 16 anos, em segunda rotação, tendo o plantio anterior um ciclo de 28 anos. O plantio teve preparo por meio de ripagem com trator de esteira com haste de 40 cm de profundidade e conjunto de dois discos acoplados. Estoque de COT na serapilheira: 15,05 Mg.ha-1.
Pinus 21 anos (P21)
27º23’38,94’’S
50º11’32,76’’O
Árvores com 21 anos, segunda rotação, tendo o plantio anterior um ciclo de 28 anos. O plantio teve preparo por meio de ripagem com trator de esteira com haste de 40 cm de profundidade e conjunto de dois discos acoplados. Estoque de COT na serapilheira: 18,70 Mg.ha-1.
3.2 Processo de amostragem
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restantes. Com auxílio de um trado do tipo holandês foram coletadas amostras de solo de sete pontos amostrais dentro de cada área, representados pelos círculos na Figura 2. Cada ponto amostral foi composto por sete subamostras representadas pelos X distanciados por 10 metros. As profundidades amostradas foram de 0-5 cm, 5-10 cm, 10-20 cm, 20-30 cm e 30-40 cm. As subamostras das camadas de mesma profundidade foram unidas formando uma amostra apenas.
Figura 2. Desenho esquemático dos pontos de coletas realizadas em cada uma das áreas amostradas (adaptado de Fachini, 2012).
3.3 Metodologia de análise das amostras
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proposta por Benites et al. (2003), com algumas modificações, de fracionamento químico da MOS via solubilização em meio ácido/básico. Em tubos falcon de 50ml foram pesados 2g de solo e adicionados 10ml de solução NaOH 0,1M. Agitou-se manualmente por alguns segundos e posteriormente deixou-se em repouso por 24h. Após o período de descanso, a amostras já apresentavam um precipitado ao fundo do tubo. Essas amostras foram então centrifugadas a 3500 RPM (2964g) por 1 hora, diferentemente dos 5000g por 30 minutos indicados na metodologia devido à velocidade máxima do equipamento ser 3500RPM.
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Após o período de 18 horas de repouso, observou-se diferenciação na coloração das frações onde a mais clara era a fração ácidos fúlvicos (AF) e a mais escura (precipitada) era a fração ácidos húmicos(AH). Este último repouso facilita a filtragem das amostras que caracteriza então a separação das duas primeiras frações. Para a filtragem foi utilizado aparelho de filtragem de acrílico com suporte para filtro de fibra de celulose 0,45µm e bomba de vácuo para agilizar o processo. Completou-se as amostras filtradas com água destilada até 50ml e ao final do procedimento, cada amostra possuiu 3 tubos falcon, um para cada fração correspondente das substâncias húmicas da MOS.
A quantificação do carbono em cada fração foi realizada após o fracionamento. Para os ácidos húmicos e ácidos fúlvicos foram transferidos uma alíquota de 5ml para tubos de digestão e de acordo com a concentração da solução, observada pela coloração, diluiu-se a amostra. Em quatro tubos vazios adicionou-se 5ml de água destilada que correspondem aos brancos da análise. Adicionou-se 1ml de dicromato de potássio (K2Cr2O7) 0,042M e 5ml de ácido sulfúrico concentrado (H2SO4) em todas as amostras, incluindo os brancos. As amostras foram colocadas no bloco digestor, juntamente com dois dos brancos, a uma temperatura de 150ºC (verificada com auxilio do termômetro) por 30 minutos. Após o período de digestão das amostras, as mesmas foram deixadas até esfriarem.
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0,167M e 10ml de ácido sulfúrico concentrado (H2SO4) em todas as amostras e também os brancos. As amostras foram para o bloco digestor da mesma forma que as frações anteriores, juntamente com dois dos brancos, sob a temperatura de 150ºC por 30 minutos e depois deixadas até esfriarem.
Utilizou-se ferroin 0,025M como indicador. A titulação das amostras foi feita com a solução de sulfato ferroso amoniacal (Fe(NH4)2) na concentração de 0,0125M para as frações solúveis (AF E AH) e de 0,25M para a fração insolúvel (HUM).
Para determinar o teor de carbono das amostras os valores determinados foram submetidos às seguintes fórmulas:
a) Para ácidos fúlvicos e húmicos:
𝑋= 𝑉𝑏𝑎𝑞 − 𝑉𝑎𝑚 ∗ 𝑁𝑆𝐹𝐴𝑐𝑜𝑟𝑟 ∗12 4 ∗
50 𝑎𝑙í𝑞𝑢𝑜𝑡𝑎 (𝑚𝑙)
∗𝑝𝑒𝑠𝑜𝑑𝑎𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎1 (𝑔)
b) Para humina:
𝑋= 𝑉𝑏𝑎𝑞 − 𝑉𝑎𝑚 ∗ 𝑁𝑆𝐹𝐴𝑐𝑜𝑟𝑟 ∗12 4 ∗
1
𝑝𝑒𝑠𝑜𝑑𝑎𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎 (𝑔)
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𝑆𝑁𝐻=𝐶𝑂𝑇 −(𝐴𝐹+𝐴𝐻+𝐻𝑈𝑀)
Onde:
X – miligrama de Carbono por grama de solo
Vbaq– volume (ml) de sulfato ferroso amoniacal (SFA) consumido na titulação do branco aquecido
Vam – volume (ml) de SFA consumido na titulação da amostra NSFAcorr – normalidade do SFA corrigida
SNH – substâncias não-húmicas COT – carbono orgânico total AF – ácidos fúlvicos
AH – ácidos húmicos HUM - humina
Para determinar a normalidade do SFA corrigida utilizou-se da fórmula:
𝑁𝑆𝐹𝐴𝑐𝑜𝑟𝑟 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑑𝑒𝑑𝑖𝑐𝑟𝑜𝑚𝑎𝑡𝑜 ∗ 𝑁𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑑𝑒𝑆𝐹𝐴𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜𝑛𝑎𝑡𝑖𝑡𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜çã𝑑𝑖𝑐𝑟𝑜𝑚𝑎𝑡𝑜𝑜𝑑𝑜
𝑏𝑟𝑎𝑛𝑐𝑜𝑠𝑒𝑚𝑎𝑞𝑢𝑒𝑐𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜
3.4 Análise estatística
40
41
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os teores das substâncias húmicas da matéria orgânica do solo variaram significativamente em função da área e profundidade analisadas (Tabela 2). Almeida et al. (2012) avaliaram o impacto da introdução da monocultura de pinus nos estoques de carbono, também em Cambissolo de Lages (SC), em cada compartimento químico da MOS, e também obtiveram variações significativas mostrando que houve interação entre os ambientes e profundidades analisados. Avaliando a substituição de áreas de pastagem natural por plantios de pinus em áreas de Neossolo Litólico em Campos de Cima da Serra (RS), Dick et al. (2011) também encontraram diferenças significativas entre tratamentos e entre camadas.
Tabela 2. Significância estatística da análise de variância das frações químicas (ÁF – ácidos fúlvicos; ÁH – ácidos húmicos; HUM – humina) e teor total das substâncias húmicas (SOMA) para área, camada e interação área*camada a um nível de 5% de significância.
Fator AF AH HUM SOMA
--- p de h0 = h1 ---
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estado de MG, por Lima et al. (2008). Esses autores concluíram que a substituição de pastagens mal manejadas e degradadas, por povoamentos de eucalipto promoveu a recuperação nos estoques de COT.
Tabela 3. Teores médios de Carbono total na camada 0-40 cm por
fração química das substâncias húmicas (ÁF – ácidos fúlvicos; ÁH –
ácidos húmicos; HUM – humina) e teor total das substâncias húmicas (SOMA) em quatro situações de uso do solo em Cambissolo Húmico.
Sistemas de Cultivo AF AH HUM SOMA
--- g kg-1---
Campo Natural 3,44 c 6,16 c 7,86 c 17,46 c Pinus 5 Anos 3,56 c 5,39 c 6,48 d 15,44 d Pinus 16 Anos 4,36 b 7,67 b 10,73 b 22,77 b Pinus 21 Anos 5,32 a 13,73 a 15,25 a 34,31 a Letras iguais na coluna não tem diferença significativa pelo teste t a 5%.
Os teores médios de C recuperados nas três frações e na sua soma em todas as áreas evidenciaram maiores valores de acúmulo de carbono orgânico na camada superficial de 0 a 5 cm em todas as frações químicas. Em geral, o teor diminuiu com o aumento na profundidade até a camada de 20 a 30 cm e essa não apresentou diferenças significativas com a de 30 a 40 cm (Tabela 4).
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e ramos finos ocorrer na superfície do solo. A movimentação desse carbono para o interior do perfil é lenta, formando um gradiente a partir da superfície. Porém, observou-se um comportamento diferenciado com relação ao carbono na fração dos ácidos fúlvicos (AF) que apresentou teor semelhante ao longo do perfil a partir da camada 5 a 10 cm. Isso se explica pela constituição química dessa fração apresentar menor peso molecular dentre as três frações, sendo então mais facilmente movimentada no perfil do solo. Além disso, essa fração também é composta por maior quantidade de grupamentos carboxílicos apresentando maiores teores de oxigênio e menores de carbono o que pode representar possibilidade maior de dispersão em água, correspondendo a maior suscetibilidade a se movimentar com a percolação dessa no perfil do solo.
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Tabela 4. Teores médios de Carbono dos 4 tipos de usos nas frações
de substâncias húmicas (ÁF – ácidos fúlvicos; ÁH – ácidos húmicos; HUM – humina) e teor total das substâncias húmicas (SOMA) em camadas até 40 cm de profundidade de Cambissolo Húmico.
Camadas (cm) AF AH HUM SOMA
--- g kg-1---
0 a 5 4,73 a 9,06 a 11,54 a 25,33 a 5 a 10 4,09 b 8,45 ab 11,05 ab 23,58 b 10 a 20 3,91 b 8,19 ab 10,51 b 22,62 b 20 a 30 3,99 b 7,59 b 9,16 c 20,74 c 30 a 40 4,13 b 7,91 b 8,16 c 20,20 c Letras iguais na coluna não tem diferença significativa pelo teste t a 5%.
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reduzir a produção de material vegetal e a deposição de resíduos orgânicos no solo.
O teor de carbono das SH na área de P21 chegou a 38,29 g kg-1 distribuído em 6,49 g kg-1, 14,06 g kg-1 e 17,74 g kg-1 para os ácidos fúlvicos, húmicos e humina, respectivamente. O pinus, com o seu desenvolvimento fisiológico relativamente rápido, tem alta produção de massa vegetal e deposição de serapilheira, principalmente acículas, com alto teor de carbono na sua estrutura, mostrando alta capacidade de seqüestro de carbono da atmosfera, com parte expressiva sendo acumulada no solo. Assim, o solo sob o povoamento de pinus mais desenvolvido e maduro evidenciou expressivo aumento no teor de carbono que provavelmente foi promovido pela deposição das grandes quantidades de acículas produzidas pelos indivíduos arbóreos e depositadas na superfície.
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Em experimento realizado por Guedes (2005) em Campo Belo do Sul – SC, variações na quantidade de carbono orgânico total também foram observadas entre as áreas analisadas que incluíram Campo Natural, Pinus – 12 anos, Pinus – 20 anos, Floresta de Araucária – 18 anos e Mata Nativa. Os teores de carbono variaram de 23 g kg-1 a 56 g kg-1 com influência das formas de uso da terra e variação em profundidade, concentrando-se os maiores teores na camada superficial de 0 a 5 cm, corroborando com os resultados do presente estudo. Naquele estudo, na média das profundidades, o solo sob pinus com 20 anos de idade teve maior teor de carbono em relação aos demais tratamentos, sendo seguido pelo campo nativo e pinus com 12 anos de idade.
No estudo realizado por Vargas (2012) no município de Otacílio Costa (SC), com o mesmo tipo de solo do presente estudo (Cambissolo Húmico) e povoamentos de pinus em primeira e terceira rotação, foram encontrados o mesmo comportamento em relação à profundidade e frações químicas das substâncias húmicas observando também aumento dos teores de carbono com as rotações das florestas.
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do solo no processo de estabelecimento das mudas da nova rotação resultando em perdas do elemento para o ambiente na forma de CO2, havendo necessidade de maior tempo para recuperação do carbono perdido. A área de P21 compreende os maiores teores assim como na camada superior, porém com valores decrescidos devido à profundidade.
Em contraste ao presente trabalho, Tomasi et al. (2012) analisando as SH em Latossolo vermelho no RS, em camadas até a profundidade de 30 cm, encontraram teores maiores de carbono na área de CN em relação a uma área de pinus com 18 anos, em todas as camadas analisadas. O resultado foi explicado pelo fato de a área de CN ter uma condição de transição entre vegetação rasteira e mata tendo um grande aporte de resíduos de raízes de pastagem aliado a lenta degradação caracterizada pelo clima. Deve-se levar em conta também a rotação da área de estudo de pinus, a qual pode ser de primeira rotação.
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Na Figura 4 são apresentadas as proporções das frações húmicas da matéria orgânica de cada área avaliada. Em relação ao COT do solo, o compartimento constituído por maior teor de carbono foi o das substâncias húmicas que na soma de AF, AH e HUM representou a maior parte do C contido na matéria orgânica morta do solo, o que se explica por essa ser justamente a forma mais estável. Esses resultados também evidenciaram que os teores de carbono das substâncias húmicas foram influenciados pelo uso do solo.
Na Figura 4-A estão representados apenas os teores totais das substâncias húmicas, considerando-se a média ponderada da camada 0-40 cm nas diferentes áreas, onde se podem observar nitidamente as diferenças entre as áreas avaliadas, com o aumento conforme a idade da floresta. Já na Figura 4-B observam-se as proporções que cada fração representa no COT. As substâncias húmicas representaram mais de 80% do COT e, como demonstrado graficamente, a fração humina representa a maior porção do COT da matéria orgânica do solo, sendo responsável por 36,92%, 37,05%, 39,57% e 37,46% nas áreas de campo natural, pinus com 5, 16 e 21 anos, respectivamente, corroborando com Barreto et al. (2008), que também encontraram os maiores teores de carbono nessa fração considerada mais estável na camada superficial do solo.
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A relação entre os teores de ácidos fúlvicos e ácidos húmicos, e a relação entre as substâncias húmicas solúveis (AF+AH) pela fração humina são índices utilizados para avaliar o processo de humificação e representam o nível de evolução da matéria orgânica do solo. Observou-se, conforme escrito na Tabela 5, que as relações AH/AF apresentaram valores acima de 1, indicando que existe uma situação de transformação da matéria orgânica do solo pelo processo de humificação. Observou-se que o valor dessa relação no pinus com 21 anos foi superior aos demais usos nas camadas de 5 a 30 cm, caracterizando um estágio de maior estabilização do matéria orgânica do solo com o avanço da idade da floresta.
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solo aumentando o teor de matéria fresca em decomposição inicial, especialmente na camada mais superficial.
Fontana et al. (2001) também encontraram valores da relação AH/AF superiores a 1, corroborando com os resultados do presente estudo, em um estudo de áreas de floresta secundária e pastagem na cidade de Campos dos Goytacazes (RJ) com solos classificados como Latossolo Amarelo e Argissolo Amarelo. Porém, Barreto et al. (2008) encontraram valores abaixo de 1 para esta relação em todas as três áreas analisadas, caracterizadas por mata atlântica, plantio de cacau e pastagem natural de um Latossolo Vermelho-Amarelo em região de clima quente e úmido que proporcionou altos teores de ácidos fúlvicos e baixos teores de ácidos húmicos.
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Tabela 5. Relações entre substâncias húmicas, AH (ácidos húmicos)/AF
(ácidos fúlvicos) e EA (elementos solúveis em álcali = AF+AH)/HUM (humina), por camada de Cambissolo Húmico em cada tipo de uso (CN
– Campo Natural; P05 – Pinus 5 anos; P16 – Pinus 16 anos; P21 –
Pinus 21 anos).
Camadas (cm) CN P05 P16 P21
AH/AF
0 a 5 1,94 ab 1,51 b 1,93 ab 2,32 a 5 a 10 1,98 b 1,39 c 1,70 bc 2,90 a 10 a 20 2,09 b 1,35 c 1,88 b 2,85 a 20 a 30 1,60 bc 1,33 c 1,82 b 2,65 a 30 a 40 1,54 b 2,01 ab 1,55 b 2,53 a
EA/HUM
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5 CONCLUSÕES
O teor de carbono orgânico do solo foi maior na fração humina em relação as frações ácidos húmicos e ácidos fúlvicos em todas as camadas e áreas analisadas.
O acúmulo de carbono orgânico em substâncias húmicas no solo foi maior na área de pinus de maior idade (21 anos), seguido pela área de pinus com 16 anos, campo natural e pinus com 5 anos.
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